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문제 정의
- 본 연구에서는 고속도로 주변 토양과 배수로 퇴적물에 포함된 중금속에 대하여 장기적인 농도변화를 조사하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.
- 본 연구에서는 고속도로변 토양 및 퇴적물에 축적되는 중금속 농도의 장기 변화 추이를 조사하고, 중금속 오염 특성 및 중금속 축적정도를 파악하여 추후 발생될 수 있는 고속도로변 토양오염에 대한 중장기적 관리방안 수립에 적용하고자 한다.
제안 방법
- 고속도로변 토양 및 퇴적물의 장기 변화추이를 조사하기 위해서, 2001년도에 조사한 "고속도로 주변 대기 및 토양 환경 현황조사”를 바탕으로 경부고속도로(서울-대전 구간)와 영동고속도로(신갈분기점-원주 구간) 2개 노선을 선정한 후 본선 주변토양 7지점, IC 주변토양 5지점, 배수로 퇴적물 2지점을 거리 및 고속도로 노선에 따라 선정하여 토양 및 퇴적물을 채취하였다(표 1). 본선 주변 토양의 중금속 오염도와 교통량과의 관계를 파악하기 위하여 통행료 징수 시스템(TCS ; Toll Collection System)을 이용하여 고속도로 본선 시료 채취 지점을 통과하는 차량의 구간별 년 간 교통량을 표 2에 나타내었다.
- 토양오염분석 항목으로는 "고속도로 주변 대기 및 토양 환경 현황조사” 조사결과를 바탕으로, 가솔린, 자동차부품, 엔진오일, 소각로 방출, 기타 산업 등으로 인한 토양오염의 좋은 지시자로 알려진 Zn, Ni, Cu, Pb, Cr, Cd, As 와 토양의 중금속 농도에 영향을 미칠 수 있는 pH를 조사하였다. 조사기간은 2001년부터 매년 10월중에 실시하였으며, 고속도로변 토양은 본선 주변토양과 IC 주변 토양으로 구분하여 깊이가 15cm 이내의 표층토를 채취하였다.
- 환경부에서는 토양중의 아연 오염도가 점차 증가하고 있다는 국/내외 연구를 바탕으로 2002년부터 법규에 아연항목을 추가하여 조사 하도록 하고 있다. 본 연구에서도 법규에 명시된 아연항목을 2002년부터 조사하여 2006년까지의 추세를 그림 2에 도시하였다. 고속도로 본선 주변 토양의 아연농도는 2002년에 344.
- 나타내었다. 연평균 누적 교통량은 2002년을 기준으로 각 시료 채취 지점을 통과하는 구간의 연간 교통량을 연도별로 누적시킨 후 연도별로 고속도로 본선 시료 채취지점을 통과하는 구간들의 누적 교통량 평균을 산출하여 작성하였다. 도로공사 통행료 징수 시스템에서 시료 채취지점의 일부 구간에 대한 2001년 교통량 자료를 얻을 수 없어서 2002년을 기준으로 연평균 누적 교통량을 산출하였다.
대상 데이터
- 조사기간은 2001년부터 매년 10월중에 실시하였으며, 고속도로변 토양은 본선 주변토양과 IC 주변 토양으로 구분하여 깊이가 15cm 이내의 표층토를 채취하였다. 배수로 퇴적물은 배수로 주변에서 모종삽으로 표층에 있는 이물질을 제거한 후 채취하였다. 채취된 시료는 7此에서 3일간 건조한 후 원자흡광광도계(Varian, 220FS)를 사용하여 토양오염공정시험법에 따라 실험하였다⑹.
- 조사기간은 2001년부터 매년 10월중에 실시하였으며, 고속도로변 토양은 본선 주변토양과 IC 주변 토양으로 구분하여 깊이가 15cm 이내의 표층토를 채취하였다. 배수로 퇴적물은 배수로 주변에서 모종삽으로 표층에 있는 이물질을 제거한 후 채취하였다.
이론/모형
- 배수로 퇴적물은 배수로 주변에서 모종삽으로 표층에 있는 이물질을 제거한 후 채취하였다. 채취된 시료는 7此에서 3일간 건조한 후 원자흡광광도계(Varian, 220FS)를 사용하여 토양오염공정시험법에 따라 실험하였다⑹.
성능/효과
- 1) 고속도로변 토양과 배수로 퇴적물의 중금속 농도는 토양오염 우려 기준을 초과하지는 않는 것으로 나타났으나, 고속도로 본선 주변 토양의 아연 농도가 증가하는 추세를 보이고 있어 아연항목에 대한 조사가 지속적으로 이루어져야 할 것으로 보인다.
- 2) 고속도로변 토양 중 아연, 니켈, 구리 농도가 연도별로 점차 증가하고 있으며, 조사된 중금속 항목 중 검출 농도가 가장 높게 나타나고 있어 , 토양오염 저감 대책 수립을 위한 고속도로변 오염 토양 조사 시아연, 니켈, 구리 항목을 필수 항목으로 선정하여야 할 것으로 보인다.
- 5로 나타났다. 고속도로 본선 및 주변 토양과 배수로 퇴적물의 pH 범위는 약산성 수준으로 나타나고 있으며, 년도 별로 큰 차이를 보이지 않았다.
- 도로공사 통행료 징수 시스템에서 시료 채취지점의 일부 구간에 대한 2001년 교통량 자료를 얻을 수 없어서 2002년을 기준으로 연평균 누적 교통량을 산출하였다. 고속도로 본선 주변 토양 중 연도별로 중금속 농도증가가 뚜렷한 아연, 니켈, 구리는 연평균 누적 교통량과 선형관계가 높은 것으로 나타나고 있으나, 연도별 중금속농도 증가가 보이지 않은 납은 연평균 누적 교통량과의 선형관계가 약한 것으로 조사되었다. 아연, 니켈, 구리와 연평균 누적 교통량과의 선형관계를 표현하는 결정계수와 유의확률이 각각, 0.
- 고속도로변 토양과 배수로 퇴적물에 대한 니켈 농도 조사는 아연과 같이 2002년부터 토양환경보전법에 니켈 항목이 추가되면서 시작되었다. 고속도로 본선 주변 토양과 IC 주변 토양에서는 2002년부터 2006년까지 니켈 농도가 꾸준히 증가 되고 있는 것을 알 수 있었다(그림 3). 고속도로변 토양의 니켈 농도는 앞에서 나타난 아연과 유사한 경향을 보여주고 있다.
- 그림 5는 연도별 고속도로변 토양과 배수로 퇴적물의 납 농도를 나타내고 있다. 고속도로변 토양에서의 연도별 납 농도는 아연, 니켈, 구리와 달리 연도별로 일정방향으로 증가하지 않고 일정한 수준을 유지하고 있으며, 고속도로 본선 주변 토양과 IC 주변 토양의 연도별 납 농도 범위는 각각 12.8±4.24 ㎎/㎏ ~ 16±7.32㎎/㎏과 13.5±4.63㎎/㎏ ~ 17± 7.02㎎/㎏으로 나타나 고속도로 본선 주변토양과 IC 주변 토양의 납농도 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 고속도로변 토양간의 납 농도 범위가 크지 않은 것은 아연, 니켈, 구리와 달리 자동차 주행속도와 관련이 적다는 것을 증명해 주고 있다.
- 구리의 연도별 토양함유량 증가율을 보면 고속도로 본선 주변 토양이 IC 주변 토양보다 토양오염 증가율이 높은 것으로 나타나고 있다. 이는, 구리가 주로 자동차의 브레이크 마모로 인해 발생되는 것으로 알려져 있는데 브레이크 마모율이 저속 주행을 하는 IC 주변 고속도로보다 고속으로 주행하는 고속도로 본선에서 더 크기 때문으로 예상된다〔2, 15-16], 구리의 고속도로 본선 주변 토양오염도는 2001년부터 2006년까지 각각, 9.
- 5 배 증가한 것으로 나타났다. 배수로 퇴적물은 2004년을 제외하고는 전반적으로 고속도로변 토양과 유사하게 나타났으나, 고속도로변 토양에 비해 아연 축적율이 상대적으로 적은 것으로 조사되었다. 토양 형태별 아연의 농도는 배수로 퇴적물이 가장 높았으며, 다음으로 고속도로 본선 주변 토양, IC 주변 토양 순으로 나타났다.
- 배수로 퇴적물은 2004년을 제외하고는 전반적으로 고속도로변 토양과 유사하게 나타났으나, 고속도로변 토양에 비해 아연 축적율이 상대적으로 적은 것으로 조사되었다. 토양 형태별 아연의 농도는 배수로 퇴적물이 가장 높았으며, 다음으로 고속도로 본선 주변 토양, IC 주변 토양 순으로 나타났다. 고속도로변 토양의 아연 오염 주요 원인이 타이어 미세분진이라고 추정하면, 고속도로 본선 주변 토양이 IC 주변 토양보다 타이어 마찰에 의한 아연 오염에 더 심하게 노출될 수 있을 것으로 보인다.
후속연구
- 3) 고속도로 본선의 연평균 누적교통량과 선형관계가 높은 아연, 니켈, 구리항목에 대해서는 연평균 누적교통량 예측을 통해 영동고속도로(신갈~원주)와 경부고속도로(서울~대전) 구간의 단기적인 중금속오염농도를 예측 할 수 있을 것으로 판단되며, 예측된 토양의 중금속 오염농도와 오염기간에 따라 토양 오염을 저감 시킬 대책 수립에 적용 할 수 있을 것으로 사료된다.
- 003로 나타나고 있어 아연, 니켈, 구리 농도와 연평균 누적 교통량과는 통계적으로 상당히 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 고속도로 본선 주변 토양 중 크롬, 카드뮴, 비소 및 배수로 퇴적물의 중금속류에 대한 연평균 누적 교통량과의 선형관계를 표현하는 결정계수 값이 낮거나 유의확률 값이 높아서 선형관계를 증명할 수 없다고 판단하여 본 연구에서는 나타내지 않았으며 추후보다 장기적인 조사가 필요한 것으로 사료된다.
- 비소의 경우, 고속도로변 토양에서는 2004넌 이후부터 증가하는 형태를 나타내고 있으며, 배수로 퇴적물에서도 2005년 이후 증가하는 경향을 보이고 있으나, 검출된 양이 미량이기 때문에 시료채취 및 분석상의 오차를 감안하면 더 장기적인 조사를 통해서만 비소함유량 증가를 확인 할 수 있을 것으로 판단된다.
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